[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） DvH-M3  
JX0M3|I=  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 S
WrTM  
+@ChZ  
1. 线栅偏振片的原理 Xz4q^XJ  
&ZD@-"@  
2. 建模任务 Ql{#dcRx  

58Ibje  
qcs) p  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Y|R=^ =d\  
 偏振元件的重要特性： O?OAXPK2  
 偏振对比度 .,
u>WIUxj  
 透射率 [~N;d9H+*1  
 效率一致性 htB7 j(  
 线格结构的应用(金属) rf0Z5.  
CA#g(SiZ  
3. 建模任务： <ww D*t  
`ArUoYbB  
4. 建模任务：仿真参数 d.+*o  
3A,N1OXG  
偏振片#1: fAJyD`]Z  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 O_;BZzT  
 高透过率(最大化) 6Rfv3  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ~IZ-:?+S^  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) oEX,\@+u  
偏振片#2: !*v% s  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 S#GxKMO%  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 [#GBn0BG)  
 光栅周期：100nm k1,k 9BK  
 光栅材料：钨 jgE{JK\n4  

2mEqfy  
5. 偏振片特性 M!6Fnj  
*fm?"0M5  
 偏振对比度：(要求至少50:1) JA4Zg*7I  
p&Qb&nWk<  
Kyh6QA^  
,t 2CQ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) tz]0F5  
Y@ v][Q  
\ZRII<k5)  
g/C 7wc  
6. 二维光栅结构的建模 $tu  

L<V20d9
  
$R}C(k ;?  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ;Pk"mC  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 21OfTV-+3  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 k1D7=&i  
-=lm`X<:  
W $D 34(  
9SeGkwec?$  
7. 偏振敏感光栅的分析 \];|$FQg  

K21Xx`XK  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 ),{3LIr  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) #N`'hPD}  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @ fMlbJq  
8. 利用参数优化器进行优化 W\[E  

k Fl*Im  

HVvm3qu4  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 q5g_5^csM{  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 q<\r}1Dm  
 在该案例种，提出两个不同的目标： @Xoh@:j\  
 #1:最佳的优化函数@193nm .U(6])%;@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 xd3mAf  
)%jS9e{d  
9. 优化@193nm f
#h0O3  
u0R[TA3  
 初始参数： Vc'p+e|(  
 光栅高度：80nm wSjy31  
 占空比：40% Rb<| <D+  
 参数范围： Yy 4Was#  
 光栅高度：50nm—150nm nxN("$'cq  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) f]1 $`  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 =pe O%  
mV]~}7*Y;  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 2^s&#@n3t  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 /,7#%D  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 JK)|a@BtOT  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 toF6 Z  
R&s/s`pLW  
10. 优化@193nm结果 yYOV:3!"  
h1>.w pr  
 优化结果： sUF5Yq:9  
 光栅高度：124.2nm :8n?G  
 占空比：31.6% !5+9~/;  
 Ex透过率：43.1% Nt+UL/1]  
 偏振度：50.0 ~i^,Z&X:  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 mp3
Dc  
5YZ\@<|rH  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 21$^k
5  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 hW,GsJ,  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 3!;o\bgK  
0T3r#zQ  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ^R\5'9K!  
oQyMs>g  
-GgV&%'a  
 初始参数： gKU*@`6G  
 光栅高度：80nm g'L$m|  
 占空比：40% #tPy0QH  
 参数范围： ,^xsdqpe  
 光栅高度：50nm—150nm W6B o\UK  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r'}#usB(  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% LY0/\Z"N  
h\-jqaq  
 优化结果： iEFS>kL8e  
 光栅高度：101.8nm [0+5 Gx  
 占空比：20.9% Z?",+|4  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） "2"*3R<Y  
 偏振对比度：50.0 Sdmynuv U  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 `.6Jgfu  
BJ/#V)  
12. 结论 ;`bJgSCfo  
of<>M4/g4y  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) Pb D|7IM  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 r52,f%nlm  
(如Downhill-Simplex-algorithm) $PbN=@  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 QQjMC'  
S4~;bsSx  
(Gxv?\  
QQ：2987619807 q14A'XW